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Placental melatonin and its receptors : role and mechanism of action in villous trophoblast syncytialisation.

Soliman, Ahmed (2014). Placental melatonin and its receptors : role and mechanism of action in villous trophoblast syncytialisation. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut National de la Recherche Scientifique, Maîtrise en sciences expérimentales de la santé, 122 p.

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Résumé

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L’implication de la mélatonine dans le déroulement de la grossesse et le développement du foetus a fait l'objet de plusieurs études. Notre laboratoire a montré que le trophoblaste villeux humain à terme, ainsi que les lignées cellulaires trophoblastiques (BeWo et JEG-3), expriment les récepteurs 1 et 2 (MT1, MT2) et les enzymes de synthèse (aralkylamine N-acétyltransférase (AANAT) et hydroxyindole O-méthyltransférase (HIOMT)) de la mélatonine. Cependant, le rôle et les mécanismes d’actions de la mélatonine et de ses récepteurs dans le placenta humain restent encore peu connus. Les objectifs spécifiques de la présente étude sont de déterminer le rôle de la mélatonine placentaire et ses récepteurs au cours de la syncytialisation des primocultures de trophoblaste villeux et déterminer les mécanismes qui régulent la production et la sécrétion de l’hormone gonadotrophine chorionique (β-hCG). Notre hypothèse de recherche est que (1) la mélatonine et ses récepteurs placentaires, jouent un rôle important dans la régulation de la syncytialisation de trophoblaste villeux et (2) réguler la sécrétion de la hCG via l'activation de la voie de signalisation PLC-PKC-MEK/ERK1/2. Les résultats montrent que le système mélatonine (MT1, MT2, AANAT et HIOMT) est exprimé dans les tissus placentaires à tous les trimestres de la grossesse. L’expression des enzymes AANAT et HIOMT est maximale au troisième trimestre de la grossesse. Le récepteur MT1 est significativement plus exprimé au premier trimestre par rapport au deuxième et troisième trimestre de la grossesse tandis que l’expression de MT2 ne varie pas. Au cours de la différenciation des primocultures de cytotrophoblaste villeux en syncytiotrophoblaste, on observe une augmentation et une diminution de l’expression (protéine et ARNm) des récepteurs MT1 et MT2, respectivement. La mélatonine (1mM) augmente la fusion du cytotrophoblaste villeux en syncytiotrophoblaste (21 % vs témoin) ainsi que la production de β-hCG (121% vs témoin). Dans les cellules BeWo, la mélatonine stimule la sécrétion basale, et inhibe la sécrétion stimulée par la forskoline, de β- hCG d'une manière dose dépendante. Ces effets sont médiés par la stimulation des voies PLC- β et ERK1/2. La mélatonine stimule la phosphorylation d’ERK1/2 après 5 min de culture (73% vs témoin), effet qui est renversé pas le luzindole (antagoniste MT1/MT2) mais non par 4-PPDOT (antagoniste MT2). De plus, la stimulation d’ERK1/2 par la mélatonine est complètement renversée par les siRNA ciblant le récepteur MT1, tandis que ceux ciblant MT2 n’ont pas d’effet. L’ensemble de ces résultats suggère un rôle important de la mélatonine, et de ses récepteurs MT1, dans la régulation de la syncytialisation et la sécrétion de la β-hCG dans le trophoblaste villeux et, par conséquent, dans la grossesse et le bien-être foetal.

Abstract

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The role of melatonin in pregnancy well-being and fetal development was the subject of several studies. However, little is known about the function of melatonin and its receptors in human placenta. Our laboratory has demonstrated that human trophoblast at term and trophoblast-like cell lines express melatonin receptors (MT1, MT2 and ROR) and functional melatonin synthesizing enzymes (AANAT and HIOMT). In JEG-3 and BeWo choriocarcinoma cell lines, we have demonstrated that melatonin regulates the secretion of human chorionic gonadotropin (β-hCG) via an action mediated by MT1 and MT2 receptors. However, the role and mechanism of action of melatonin in villous trophoblast development and endocrine function is still obscure. This master’s research aims to fill this gap. The specific objectives for the present proposal are to determine the role of placental melatonin and its receptors on the stages of villous trophoblast syncytialization and the mechanisms that regulate β-hCG production/secretion. Our research hypothesis is that (1) melatonin and its placental receptors, play an important role in the regulation of villous trophoblast syncytialization and (2) regulate β- hCG production via activating PLC-PKC signaling pathway with subsequent activation of MEK/ERK1/2. Our data show that melatonin system is expressed throughout pregnancy (from week 7 to term) in placental tissues. AANAT and HIOMT show maximal expression at the 3rd trimester of pregnancy. MT1 receptor expression is maximal at the 1st trimester compared to the 2nd and 3rd trimesters, while MT2 receptor expression does not change significantly during pregnancy. During the differentiation of villous cytotrophoblast into syncytiotrophoblast, we observed an increased and decreased expression (protein and RNA) of the MT1 and MT2 receptor respectively. Melatonin (1 mM) increased (21% vs control) the fusion of villous cytotrophoblast in syncytiotrophoblast accompanied by an increased production of human chorionic gonadotropin (β-hCG) (121% vs control) via an action mediated by MT1 and MT2 receptors. In BeWo cells, melatonin through a dose-dependent manner stimulates β-hCG basal secretion and inhibits forskolin-stimulated secretion of β-hCG. These effects of melatonin are mediated via the stimulation of PLC-β and ERK1/2 signaling pathways. Moreover, melatonin stimulates ERK1/2 phosphorylation after 5 min of culture (73% vs control), an effect that is reversed by luzindole (specific antagonist of MT1 and MT2), but not by 4-P-PDOT (specific MT2 antagonist). Furthermore, ERK1/2 stimulation by melatonin is completely reversed by small interfering RNA (siRNA) targeting the MT1 receptor, while MT2 targeting siRNA had no effect. Taken together, these results suggest an important role of melatonin and its MT1 receptor in the regulation of villous trophoblast syncytialization and secretion of β-hCG and, consequently, in v pregnancy and fetal well-being. Keywords: AANAT / HIOMT (ASMT) / MT1 melatonin receptor / MT2 melatonin receptor / Syncytiotrophoblast/ Villous cytotrophoblast/ Human chorionic gonadotropin (hCG)/ ERK 1/2 / PLC-β/ luzindole/ 4-P-PDOT.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Vaillancourt, Cathy
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: AANAT ; HIOMT ; ASMT ; récepteur ; melatonine ; trophoblaste ; humain ; placenta ; gonadotriphine ; chorion
Centre: Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt: 05 nov. 2015 21:24
Dernière modification: 05 nov. 2015 21:24
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2743

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